Question

由于温室效应和资源短缺等问题，如何降低大气中的CO₂含量并加以开发利用，引起了各国的普遍重视。目前工业上有一种方法是用CO₂生产燃料甲醇：CO₂(g)＋3H₂(g)CH₃OH(g)＋H₂O(g)。该反应进行过程中能量的变化(单位为kJ/mol)如图所示。请回答下列问题：

(1)观察图像可知上述反应过程中，断裂反应物中的化学键吸收的总能量________________(填“大于”、“小于”或“等于”)形成生成物中的化学键释放的总能量。

(2)甲醇的结构类似于乙醇，试写出甲醇的结构式：_________。甲醇分子中的化学键类型是________________(填“离子键”或“共价键”)。

(3)科研人员开发出一种新型甲醇燃料电池。其电解质溶液是KOH溶液，在该电池的负极发生反应的物质是________________，发生的是________________(填“氧化”或“还原”)反应。

(4)欲使合成甲醇的化学反应速率加快，请写出两条措施：_____。

(5)下列事实能表明该反应已达平衡状态的是_______(填代号)。

A．CO₂(g)的浓度不再发生变化

B．单位时间内消耗1 mol CO₂的同时生成3 mol H₂

C．在—个绝热的容器中，混合物的温度不再发生变化

D．在一个容积固定的容器内，压强不再发生变化

Answer 1

解析：本题考查了化学反应中的能量变化、结构式、化学键、化学反应速率和化学平衡等知识，意在考查考生综合运用所学知识分析问题的能力。(1)由图像可以看出，反应物的总能量高于生成物的总能量，因此该反应是放热反应，即断裂反应物中的化学键吸收的总能量小于形成生成物中的化学键释放的总能量。(3)甲醇燃料电池中，负极通入甲醇，发生氧化反应。(4)欲使合成甲醇的化学反应速率加快，可以采取升高温度、增大压强、增大反应物的浓度、使用催化剂等措施。(5)可逆反应达到化学平衡状态时，正反应速率等于逆反应速率，反应物浓度、生成物浓度均不再改变，A项正确；根据反应方程式可知，单位时间内消耗1 mol CO₂的同时生成3 mol H₂，正反应速率等于逆反应速率，表明该反应已达平衡状态，B项正确；在一个绝热的容器中，混合物的温度不再发生变化，说明没有能量交换，反应物浓度、生成物浓度均不再改变，表明该反应已达平衡状态，C项正确；CO₂(g)＋3H₂(g)CH₃OH(g)＋H₂O(g)是一个气体分子数减小的反应，在一个容积固定的容器内，压强不再发生变化，表明该反应已达平衡状态，D项正确。

答案：(除标明外，每空1分)(1)小于

(2) 　共价键

(3)甲醇　氧化

(4)升高温度、使用合适的催化剂、增大压强、增大反应物的浓度等(任选2个，2分)

(5)ABCD(2分)